JPH01301073A - オンラインロール研削用砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はロールの外周面をオンラインで研削するための
砥石に係り、特にチッピング等の損傷が少ない砥石に関
するものである。

従来技術 例えば、鋼板、鋼塊等の被圧延素材を圧延加工する圧延
機のワークロールは、被圧延素材との接触部で肌荒れが
生じたり被圧延素材の側端部に対応する部分が局部的に
偏摩耗したりする。また、そのワークロールをバックア
ップするバックアップロールなどの他のロールについて
も同様な偏摩耗等が生じる。このため、それ等のロール
の外周面を研削し直す必要があるが、その−手段として
、円筒形状を成す砥石を用いて、その先端面を上記ロー
ルの外周面に押圧した状態で、そのロールの回転に伴っ
て砥石を連れ回りさせたり、駆動モータ等によってロー
ルとは別個に砥石を強制回転させたりすることにより、
その先端面とロールの外周面との間で滑り摩擦を発生さ
せて、ロールを圧延機のスタンド内に組み込んだままの
状態で、すなわちオンラインで研削することが提案され
ている。例えば、特開昭６１−１４０３１２号公報や特
開昭６１−１５４７０６号公報、特開昭６２−１２７１
０９号公報等に記載されている研削装置や方法はその一
例であり、このようにすれば、ロールを一々取り外して
研削する場合に比較して圧延機の稼働率が向上する。な
お、上記特開昭６１−１４０３１２号公報、特開昭６１
−１５４７０６号公報には、ロールの回転に伴って砥石
を連れ回りさせる形式のものが、また、特開昭６２−１
２７１０９号公報には、駆動モータによって砥石を強制
回転させる形式のものがそれぞれ開示されている。また
、このようなオンライン研削は、通常、ロールの軸心方
向において複数の砥石が互いに離間して配置され、それ
等の砥石をそれぞれロール軸心方向ヘオシレートさせな
がら行われるのが普通である。

発明が解決しようとする課題 ところで、このようなロールの研削に用いられる砥石と
しては、一般に優れた研削作用が得られるビトリファイ
ド砥石が好適に用いられるが、かかるビトリファイド砥
石を用いてオンラインでロールを研削しようとすると、
圧延に伴うロールの振動、或いは前記偏摩耗に起因して
そのロールの外周面に生じる段差や突起などの凹凸との
マＩｉ突等。

により、砥石の先端面周縁部の角部にチッピング（欠…
）や割れ等の損傷が発生するという問題があった。これ
は、上記ビトリファイド砥石は優れた研削作用が得られ
る反面、弾性率が高くて衝撃に弱いためであり、このよ
うなことはビトリファイド砥石に限らず弾性率の高い他
の砥石についても同様に生じる。　　　。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、外周面に段差や突起などがある圧
延機その他の加工機等のロールを研削しても容易に損傷
することのない砥石を提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明は、円筒形状を成
しているとともに、その先端面がロールの外周面に押圧
された状態で、そのロール外周面との間で滑り摩擦が発
生させられることにより、そのロール外周面をオンライ
ンで研削する砥石であって、前記円筒形状の内周面およ
び外周面の少なくとも一方が、前記先端面に向かうに従
ってその円筒形状の半径方向の肉厚が小さくなるように
、軸心と平行な円筒面に対して傾斜するテーパ面とされ
ていることを特徴とする。

作用および発明の効果 このような砥石においては、先端面と内周面または外周
面、或いはそれ等両面とが交差する角部の角度が大きく
なるため、その角部における耐衝撃性が向上させられ、
ロールの振動やそのロールの外周面に存在する凹凸との
衝突に拘らず、チッピングや割れ等の損傷の発生が防止
される。これにより、オンラインでのロール研削が可能
となる。

ここで、上記テーパ面は、円筒形状の内周面および外周
面の少なくとも一方に設けられるのであるが、これは、
砥石の回転軸心をロールの回転軸心に対してオフセット
させたり、そのロールの回転軸心に垂直な方向から傾斜
させたりするなど、砥石の使用態様によって損傷の発生
状態が内周側と外周側とで異なるためで、内周面および
外周面のうちのどちらをテーパ面とするかは、研削時に
おける砥石の使用態様等を考慮して定められる。

また、かかる砥石としては、実用上充分な研削性能を得
る上で、長石、陶石、耐火粘土等の無機質結合剤が用い
られたビトリファイド砥石、或いは弾性率が比較的高い
一部のレジノイド砥石が好適に用いられる。

また、前記テーパ面の軸心と平行な円筒面に対する傾斜
角度は、それが大きい程前記角部の耐衝撃性能が向上す
るため、実用上充分な耐衝撃性能を得る上で、砥石の材
質や弾性率などによっても異なるが通常は２５°以上、
好ましくは３０°以上に設定することが望ましい。しか
し、この傾斜角度が大きくなると、先端面の面積が小さ
くなって研削性能が損なわれたり、摩耗に伴う先端面す
なわち研削面の面積変化が大きくなったりするため、結
局、かかる傾斜角度は実用上充分な耐衝撃性能が得られ
る範囲でできるだけ小さい角度、すなわち通常は２５°
〜４０°の範囲内で、好ましくは３０°程度に設定する
ことが望ましい。

実施例 以下、本発明の実力石側を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例であるオンラインロール研
削用砥石１０の縦断面図である。この砥石ＩＯは、熱間
圧延機のロールをオンラインで研削するためのもので、
円筒形状の砥石本体１２と、中央に円穴が形成された円
板形状のバッキングプレート１４とから構成されている
。砥石本体１２は、結合剤として長石や陶石、耐火粘土
などの無機質原料が用いられ、これに砥粒を混合して３
００°Ｃ〜１４００°Ｃの高温で溶融または焼結結合さ
せたビトリファイド砥石にて構成されており０、その弾
性率は、Ａｌｚ　Ｃ）＋　、Ｓ　ｉ　Ｃ，ＣＢＮなどの
砥粒と上記結合剤との調合割合等により、２０００〜７
０００ｋｇｆ／−の範囲内で好ましくは５０００ｋｇｆ
／−程度となるように定められ、たとえばＧＣ３２０に
８Ｖ、ＰＡ２２０Ｌ８Ｖ　（ＪＩＳ規格）、ＣＢ１７０
Ｍ１００ＶＮ１　　（コアーｔ＝ント１００）などが好
適に採用される。

また、かかる砥石本体１２の外周面１６は、前記ロール
に押圧される先端面１８に向かうに従って砥石本体１２
の半径方向の肉厚が小さ（なるように、ここでは外周面
であるためその径寸法が小さくなるように、軸心と平行
な円筒面に対して角度αで傾斜するテーパ面とされてい
る一方、先端面１８は外周側に向かうに従って軸心に直
角な平面から角度θで後部側に傾斜するテーパ面とされ
ている。上記傾斜角度αは２５°〜４０゛の範囲内で、
好ましくは３０°程度、すなわち外周面１６のテーパ角
度（ＪＩＳ：ＢＯ１５４）が５０゛〜８０°の範囲内で
、好ましくは６０°程度となるように定められており、
角度θは、砥石１０の使用態様に基づいて０．５°〜ビ
程度に定められている。

また、上記バッキングプレート１４は、Ａｌ２Ｏ３、Ｓ
　ｉ　Ｃ，ＣＢ　Ｎなどの砥粒をフェノール樹脂で固め
たもので、その−面には前記砥石本体１２がエポキシ樹
脂等の接着剤にて固着されており、他面にはナツト２０
が埋設されている。そして、シャフト２４の先端に設け
られた取付フランジ２５を通してボルト２２が上記ナツ
ト２０に締め着けられることにより、図示しない軸受装
置によって回転可能に支持されたシャフト２４に砥石１
０が取り付けられ、圧延機のロール研削に使用される。

第２図、第３図および第４図は、上記砥石１０の使用態
様の一例を説明する概念図で、それぞれ正面図、右側面
図および平面図である。これ等の図において、２６は図
示しない熱間圧延機に略水平に配設されて回転軸心２ま
わりに回転駆動され゛るワークロールであり、砥石１０
は、その回転軸心ｍが上記回転軸心ｌに対して寸法Ｓだ
け下方へオフセットさせられるとともに、その回転軸心
２に垂直な平面ｎに対して前記角度θと略同じ角度φだ
け傾斜する姿勢で配設されている。砥石１０は、シャフ
ト２４を介して回転軸心ｍまわりの回転可能に支持され
ており、図示しない押圧手段によって先端面１８が熱間
圧延中のワークロール２６の外周面に押圧されることに
より、そのワークロール２６の回転に伴って第２図にお
いて矢印で示されている左まわり方向へ連れ回りさせら
れ、且つワークロール２６の軸心方向すなわち第２図。

第４図における左右方向へ往復移動（オシレート）させ
られる。この時、砥石１０は、たとえば４００〜Ｉ　Ｑ
　００　ｍ／ｍｉｎ程度の周速で回転させられるが、砥
石１０の先端面１８の各部の移動方向や移動速度は、ワ
ークロール２６の外周面の移動方向や移動・速度と異な
るため、それ等の接触部では滑り摩擦が発生し、ワーク
ロール２６の外周面に研削加工が行われる。なお、実際
のロール研削に際しては、かかる砥石１０は通常ワーク
ロール２６の軸心方向に一定の間隔を隔てて複数配置さ
れる。

ここで、このように熱間圧延中のワークロール２６の外
周面に砥石１０を押圧して研削加工を行うと、ワークロ
ール２６の振動やその表面にできる凹凸との衝突などに
よって砥石１０には比較的大きな衝撃が加えられる。ま
た、上記使用態様においては、前記滑り摩擦により、砥
石１０の先端面１日のうち外周側の角部２８には引張応
力が作用させられ、内周側の角部３０には圧縮応力が作
用させられる。このため、優れた耐熱性、研削性能が得
られるものの弾性率が大きくて耐衝撃性能が低いビトリ
ファイド砥石にて構成された従来の砥石においては、引
張応力が作用させられる外周側角部２８でチッピングや
割れ等が発生し易いという問題があった。

これに対し、本実施例の砥石１０は、その外周面１６が
テーパ面とされて角部２８の角度が大きく、具体的には
（θ＋α＋９０）°で、角度αが例えば３０°程度に定
められている場合には１２０°程度となり、衝撃に弱い
ビトリファイド砥石であっても実用上充分な耐衝撃性能
が得られるようになり、ワークロール２６の振動やその
外周面に存在する凹凸との衝突に拘らず、チッピングや
割れ等の損傷の発生が防止されるとともに、ビトリファ
イド砥石による優れた研削性能が確保されるのである。

次に、本発明の効果を更に具体的に明らかにするために
、本発明者等が行った解析結果並びに実験結果について
説明する。

先ず、第６図に示されているように、砥石外周面の傾斜
角度α−〇°〜４０°、先端面外周縁部からの押圧範囲
１＝　１ｍｍ、　　５Ｍ、　　１０ｍｍ、押圧力Ｐ＝２
００ｋｇｆの条件下で、弾性率が５８００ｋｇｆ／−の
砥石の変形量や表層部の引張応力σＸ　（ｋｇｆ／１シ
）を計算した結果を、第７図〜第１０を参照しつつ説明
する。第７図の破線は、実線で示されているように傾斜
角度αが０°の砥石（従来品）に対して、押圧範囲ｆ＝
１．０ｍｍ、押圧力Ｐ＝２００ｋｇｆを作用させた場合
の砥石の形状を示す図で、外周側の角部が大きく外側へ
押し出され、斜線で示す部分でチッピングや割れが生じ
易い。これに対し、第８図の破線は、実線で示されてい
るように傾斜角度αが３０°の砥石（本発明品）に対し
て、押圧範囲１　＝　１．０師、押圧力Ｐ＝２００ｋｇ
ｆを作用させた場合の砥石の形状を示す図で、」二記第
７図の従来例に比較して変形量が少なく、チッピング等
の発生が抑制される。

また、第９図は、傾斜角度αが０°の場合（従来品）と
３０°の場合（本発明品）に、押圧範囲ｆｆｉ＝５ｍｍ
、押圧力Ｐ＝２００ｋｇｆを作用させたときに先端面表
層部に生じる引張応力σ８を、外側すなわち第６図にお
ける左方向を（＋）として計算したもので、横軸Ｘは、
砥石の先端面外周縁部を基準（零）として、その砥石の
中心に向かう方向の距離（ｍｍ）である。かかる第９図
から明らかなように、傾斜角度αが３０°の本発明品の
場合には、従来品に比較して全体的に引張応力σ８が減
少し、外周縁部近傍、具体的には押圧力Ｐが作用させら
れる押圧範囲ｌと略同じ範囲では、引張応力σ、がマイ
ナス、すなわち圧縮応力に変化していることが判る。チ
ッピングや割れは一般に引張応力が作用させられる場合
に生じ易く、このように角部の応力が圧縮応力に変化す
ることにより、チッピング等の損傷が発生し難くなるの
である。

また、第１０図は、傾斜角度αがｏ”、ｔｏｏ。

２０°、３０°、４０°の各場合において、押圧範囲１
＝　１ｍｍ、　’５ｍｍ、　　１０ｍｍ、押圧力Ｐ＝２
００ｋｇｆを作用させたときに先端面表層部に生じる前
記引張応力σ、の最大値σｍｉｘをグラフにしたもので
、傾斜角度αが大きい程最大値σ、は減少し、チッピン
グ等の損傷が生じ難くなることが判る。

一方、前述した砥石１０において、砥石本体１２の内径
が８０ｍｍ、最大外径すなわち第１図における下端部の
外径が２４０ｍｍ、軸心方向の長さ寸法が４８ｍｍ、角
度θが約０．７°であって、傾斜角度αが０°、１０°
、２ｏ°、２５°、３０°。

４０″とされた６種類の砥石を用いて、予め外周面に幅
１０＋＋＋ｏ＋、高さ０．５　ｍｍの突起が設けられた
ロールを前記第２図〜第４図に示した態様でオシレート
させながら研削し、角部２８の損傷状況を調べたところ
、第１表に示す結果が得られた。試験条件は以下の通り
である。

跋狂条止 オフセット寸法ｓ：２０ｍｍ 傾斜角度φ：０．５゜ ロールの直径寸法：１０００ｎ＋ｍ ロールの周速：　６００　ｍ／ｍｉｎ 研削時の押圧カニ２００ｋｇｆ オシレート速度：　６０　ｍｍ１ｓｅｃ研削時間：５ｍ
１ｎＸＳ回 第　　１　　表 かかる第１表において、×印はチッピングなどが生じて
使用には適さないもので、Ｏ印は僅かなチンピング等が
発生するが一応使用可能なもので、◎印はチッピングや
割れなどの損傷が殆どなく充分に使用可能なものである
。この結果から、ビトリファイド砥石にて構成された砥
石１０においては、傾斜角度αが２５°以上、更に好ま
しくは３０°以上で実用上充分な耐衝撃性能が得られる
ことが判る。しかし、この傾斜角度αが大きくなると、
先端面１８の面積が小さくなったり摩耗に伴う面積変化
が大きくなったりするため、傾斜角度αは、実用上充分
な耐衝撃性能が得られる範囲でできるだけ小さい角度、
すなわち２５°〜４０゜の範囲内で、好ましくは３０°
程度に設定することが望ましい。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実
施例において前記実施例と共通ずる部分には同一の符号
を付して説明を省略する。

第５図の砥石４０は、内周側砥石４２と外周側砥石４４
とから成る二重構造を成すもので、内周側砥石４２は前
記砥石本体１２と同じビトリファイド砥石にて構成され
ている一方、外周側砥石４４は、結合剤としてエポキシ
樹脂が用いられるとともに、ガラス短繊維、カーボン短
繊維、へ２□０３ファイバー等の耐衝撃性強化材が均一
に混入されたレジノイド砥石にて構成されている。この
外周側砥石４４は、Ａｌ２Ｏ：、、Ｓ　ｉＣ，ＣＢＮな
どの砥粒と上記結合剤との調合割合等により、その弾性
率が１００〜１０００　ｋｇｆ／ｍ−の範囲内で好まし
くは６００ｋｇｆ／−程度となるように定められており
、例えばＧＣ２２０Ｊ８ＢＹ、ＷＡ２２０Ｊ８ＢＹ　（
Ｊ　Ｉｓ規格）、ＣＢＮＣ２２０Ｊ１００ＢＹ（コンセ
ント１００）などが好適に採用される。また、上記内周
側砥石４２の外周面４６は、先端面４８に向かうに従っ
て小径となるように、軸心と平行な円筒面に対して角度
βで傾斜するテーパ面とされており、外周側砥石４４は
この外周面４６の外側に略一定の肉厚で固着され、その
外周面５０は同じく角度βで傾斜するテーパ面とされて
いる。

かかる砥石４０においても、先端面４８の外周側の角部
５２の角度は、（θ＋β＋９０）°と大きくなり、その
角部５２の耐衝撃性能が向上してチッピングなどの損傷
の発生が防止される。しかも、この実施例では、弾性率
の低いレジノイド砥石が外周部に設けられているため、
内周側砥石４２による優れた研削性能を確保しつつ耐衝
撃性能が一層向上させられるとともに、同等の耐衝撃性
能を得る場合には傾斜角度βを前記実施例の傾斜角度α
よりも小さくすることができ、先端面４日の面積が大き
くされて効率の良いロール研削を行うことが可能となる
。また、上記外周側砥石４４にはガラス短繊維やカーボ
ン短繊維等の耐衝撃性強化材が均一に混入されているた
め、耐衝撃性能が一層高められるとともに、熱膨張によ
る変形が抑制される。なお、上記傾斜角度βは、例えば
２０°程度に設定される。

また、かかる砥石４０の製造方法について節単に説明す
ると、例えば内周側砥石４２とバッキングプレート１４
とを接着剤等によって固着した後、それを前記外周面５
０と同じ形状の内周面を備えた金型内に配置して、その
金型と内周側砥石４２との間に形成される環状の空間内
に、外周側砥石４４を構成する砥粒および結合剤の混合
物を流し込んで常温放置することにより、外周側砥石４
４を成形硬化させると同時に内周側砥石４２やバッキン
グプレート１４に固着し、その後、仕上げ加工等を施す
ことによって製造される。

なお、外周側砥石４４を単独で製造した後、エポキシ樹
脂等の接着剤を用いて内周側砥石４２やバッキングプレ
ート１４に固着するなど、他の固設手段を採用すること
もできる。また、内周側砥石４２と外周側砥石４４との
境界面に凹凸を設けて噛み合わせ、内周側砥石４２から
の離脱が阻止されるように構成することも可能である。

更に、上記外周側砥石４４はガラス短繊維、カーボン短
繊維、　１４２．０ｚフアイバー等の耐衝撃性強化材が
混入されたレジノイド砥石にて構成されているが、かか
る強化材は必ずしも必要なものではなく、また、フェノ
ール樹脂やポリビニルアルコール樹脂などエポキシ樹脂
以外の結合剤を用いたレジノイド砥石、或いはそれ以外
の弾性率の低い砥石、例えば天然ゴムまたは合成ゴムを
結合剤とするラバー砥石などを用いることも可能である
。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明した
が、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では外周面１６．５０がテーパ面と
されているが、砥石の使用態様や研削条件等によって砥
石の内周側が損傷し易い場合には、砥石本体１２や内周
側砥石４２の内周面を、先端面１８．４８に向かうに従
って肉厚が小さくなるように、換言すれば内径寸法が大
きくなるように（頃斜するテーパ面とすれば良い。なお
、必要に応じて外周面および内周面の両面をテーパ面と
することもできる。

また、前記砥石本体１２．内周側砥石４２はビトリファ
イド砥石にて構成されているが、例えばＧＣ２２０Ｊ８
Ｂ、ＷＡ２２０Ｊ８Ｂ　（Ｊ　Ｉｓ規格）、ＣＢＮＣ１
７ＯＮ１００Ｂ　（コンセント１００）等の弾性率が比
較的高いレジノイド砥石、或いはそれ等の砥石にガラス
短繊維、カーボン短繊維、Ａｌｔｏ：＋ファイバー等の
耐衝撃性強化材を均一に混入したものなどを採用するこ
ともできる。

また、前記実施例ではバッキングプレート１４が固設さ
れているが、前記ナツト２０を直接砥石本体１２或いは
内周側砥石４２に埋設するなどして、バッキングプレー
ト１４を省略することも可能である。なお、中央に穴が
空いていない円板形状のバッキングプレートや他の材質
のバッキングプレートを用いることもできる。

また、前記実施例では砥石１０がワークロール２６の回
転軸心ｅに対してオフセットさせられ、且つ平面ｎに対
して傾斜する姿勢でワークロール２６の外周面に押圧さ
れ、そのワークロール２６の回転に伴って連れ回りさせ
られるようにして研削する使用態様について説明したが
、その砥石１０の姿勢を変えたり、その砥石１０に駆動
モータやブレーキ装置などを連結して強制回転させたり
制動力を与えたりするなど、本実施例の砥石１０は種々
の態様で使用することができる。その場合には、その使
用態様に応じて各部の形状や寸法等を変更することとな
る。なお、砥石４０についても同様である。

また、前記実施例では熱間圧延機のワークロール２６を
オンラインで研削する場合について説明したが、そのワ
ークロール２６をバックアップするバックアップロール
等の他のロールのオンライン研削に上記砥石１０．４０
を利用できることは勿論、冷間圧延機を含むその他の加
工機等のロールを研削する砥石にも本発明は同様に適用
され得る。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるオンラインロール研削
用砥石の縦断面図である。第２図〜第４図は第１図の砥
石の使用態様の一例を説明する概念図で、第２図は正面
図であり、第３図は右側面図であり、第４図は平面図で
ある。第５図は本発明の他の実施例を示す縦断面図であ
る。第６図は本発明に係る砥石の変形量および引張応力
を解析する際の各部の寸法や角度、力の向きを説明する
図である。第７図は従来の砥石の変形量を説明する図で
ある。第８図は本発明に係る砥石の変形量を説明する図
である。第９図は砥石先端面の表層各部に生じる引張応
力の大きさを、従来の砥石と本発明に係る砥石とを比較
して示す図である。第１０図は砥石外周面の傾斜角度と
砥石先端面の表層部に生じる最大引張応力との関係を示
す図である。 ｉｏ、４ｏ：砥石　　　１６，５０：外周面１Ｂ、４８
：先端面　　２６：ワークロール出願人　　株式会社ノ
リタケカンパニーリミテド同　　　三菱重工業株式会社 第５図 第６図 、　　　　第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒形状を成しているとともに、その先端面がロールの
   外周面に押圧された状態で、該ロール外周面との間で滑
   り摩擦が発生させられることにより、該ロール外周面を
   オンラインで研削する砥石であって、 前記円筒形状の内周面および外周面の少なくとも一方が
   、前記先端面に向かうに従って該円筒形状の半径方向の
   肉厚が小さくなるように、軸心と平行な円筒面に対して
   傾斜するテーパ面とされていることを特徴とするオンラ
   インロール研削用砥石。